專利名稱：設(shè)計低振動、低噪聲齒輪的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)構(gòu)設(shè)備齒輪傳動領(lǐng)域中的一種低振動、低噪聲齒輪的設(shè)計方法。
目前國內(nèi)外對降低齒輪振動與噪聲的研究十分活躍。從齒輪設(shè)計的角度來降低噪聲的方法有如下幾種1、增加重合度，使齒輪的重合度大于2。這種方法主要適用于斜齒輪，對直齒輪不適用，因為標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的重合度不可能等于2。
2、齒廓修形。這種方法是1938年提出來的，經(jīng)過50多年的研究，已日益成熟和完善。齒廓修形能減少齒輪的嚙入和嚙出沖擊，能使嚙合過程中剛度變化曲線變緩，使荷載平穩(wěn)過渡，以減少沖擊，實踐證明是有效的方法。這種方法的缺點(diǎn)是要有特殊的修形設(shè)備，并只能額定負(fù)荷下降噪效果才明顯，空載時降噪效果則不明顯，而不少設(shè)備(如車床)是空載時檢查噪聲的，這點(diǎn)在機(jī)械設(shè)備出口時更顯得重要。
3、全后退作用齒輪(Fullrecess-actiongears)有降低振動與噪聲的效果。該齒輪見于美國JohaWileyandSons公司1978出版的《MechanismsandDynamicsofMachinery》一書，書中提及該齒輪有降噪效果。但沒有分析其降噪機(jī)理。經(jīng)我們研究，實驗證實，這種齒輪確有降噪效果，但效果有限，在園周速度8m/s時，只降低4dB。其缺陷在于嚙入沖擊雖有減少，但未達(dá)到最優(yōu)值，沒有避免節(jié)點(diǎn)沖擊。
本發(fā)明的任務(wù)就是要尋找一種能大大降低齒輪振動與噪聲，而不需要特殊的加工設(shè)備，并且能在廣大的中、小廠中推廣應(yīng)用的新的齒輪設(shè)計方法。
齒輪振動與噪聲的根源在齒輪嚙合過程中產(chǎn)生沖擊。嚙入沖擊、節(jié)點(diǎn)沖擊和嚙出沖擊是產(chǎn)生振動，噪聲的重要原因，其中又以嚙入沖擊影響最大。本發(fā)明就是抓住產(chǎn)生振動與噪聲的主要問題-嚙入沖擊，用優(yōu)化的方法，改變齒輪參數(shù)，使嚙入沖擊達(dá)到最小，同時完全消除了節(jié)點(diǎn)沖擊，并對嚙出沖擊也作了相應(yīng)的考慮，以達(dá)到降低齒輪振動與噪聲的綜合效果最佳。
本發(fā)明的技術(shù)特征在于齒輪的嚙入點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)之后，齒輪的實際嚙入點(diǎn)在中心連線之后，嚙入沖擊小于嚙出沖擊。并根據(jù)實驗證明，當(dāng)嚙出沖擊控制在嚙入沖擊的2-3倍，其降噪效果最佳。
本發(fā)明改變標(biāo)準(zhǔn)齒輪嚙入點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)之前的設(shè)計為嚙入點(diǎn)在位于節(jié)點(diǎn)之后，從而使嚙入沖擊達(dá)到最小。改標(biāo)準(zhǔn)齒輪的實際嚙入點(diǎn)在中心連線之前為在中心連線之后，從而從根本上避免了節(jié)點(diǎn)沖擊。改標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙入沖擊大于嚙出沖擊為嚙入沖擊小于嚙出沖擊，從而抓住降噪的主要矛盾，使其綜合降噪效果達(dá)到最佳狀態(tài)。
經(jīng)實驗證明，本發(fā)明方法設(shè)計出的齒輪較之于標(biāo)準(zhǔn)齒輪有十分明顯的降低傳動振動與噪聲的效果。對8級精度齒輪，Z1＝26，Z2＝74，m＝3當(dāng)園周速度為8米/秒時，本發(fā)明設(shè)計的優(yōu)化齒輪較之標(biāo)準(zhǔn)齒輪降低7dB，對6級精度齒輪，Z1＝32，Z2＝49，m＝3，當(dāng)園周速度為7.5米/秒時，優(yōu)化齒輪較之標(biāo)準(zhǔn)齒輪降低了9dB，比全后退齒輪降低4dB，比修形方法的齒輪降低5dB，顯然，其降噪效果優(yōu)于其他各種方法設(shè)計的齒輪。
除降噪效果良好之外，本發(fā)明還有如下優(yōu)點(diǎn)不需特殊加工設(shè)備，空載和負(fù)載時都有明顯降噪效果;低精度和高精度齒輪均有顯著降噪效果;對原機(jī)器不需作結(jié)構(gòu)上的改變。
本發(fā)明可用于各種機(jī)械設(shè)備的齒輪傳動中，尤其是機(jī)床、減速器、汽車等機(jī)械制造行業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種低振動，低噪聲齒輪的設(shè)計方法，其特征在于齒輪的嚙入點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)之后，齒輪的實際嚙入點(diǎn)在中心連線之后，齒輪的嚙入沖擊小于嚙出沖擊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低振動，低噪聲齒輪的設(shè)計方法，其特征在于齒輪的嚙出沖擊控制在嚙入沖擊的2-3倍范圍之內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種降低齒輪振動與噪聲的設(shè)計方法。其特征在于齒輪的嚙入點(diǎn)位于節(jié)點(diǎn)之后，齒輪的實際嚙入點(diǎn)在中心連線之后，齒輪的嚙入沖擊小于嚙出沖擊。并應(yīng)用優(yōu)化法使嚙入沖擊達(dá)到最小值，且完全消除了節(jié)點(diǎn)沖擊。經(jīng)實驗證明，它比標(biāo)準(zhǔn)齒輪降低噪聲7-9dB，空載、負(fù)載時及高低精度齒輪均有顯著效果，且無需特殊加工設(shè)備。本發(fā)明適用于各種機(jī)械設(shè)備中的各類齒輪傳動，尤其是機(jī)床、汽車、減速器等行業(yè)。
文檔編號F16H55/08GK1068634SQ91106768
公開日1993年2月3日 申請日期1991年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月3日
發(fā)明者肖利民, 唐進(jìn)元 申請人:長沙鐵道學(xué)院